АППАРАТУРНО-ПРОГРАММНЫЕ КОМПЛЕКСЫ

Аппаратурно-программные комплексы для исследования разрезов нефтегазовых скважин спектрометрическими модификациями ГК и ИНГК

Информационные возможности гамма-спектрометрических методов

Спектрометрия естественного (ГИЕР) и вызванного нейтронами гамма-излучения: гамма-излучение неупругого рассеяния и радиационного захвата нейтронов (ГИНР, ГИРЗ), а также наведенной радиоактивности (ГИНА) обеспечивает возможность определения концентраций основных породообразующих и флюидообразующих элементов (H, C, O, Na, Al, Si, S, Ca, Fe), а также индикаторных элементов (U (Ra), Th, K, Cl) и на этой основе определения минералогического состава скелета и компонентного состава пластового флюида пород в исследуемом интервале разреза по измерениям в открытом стволе и в обсаженной скважине. Компонентный состав порового флюида определяется независимо от минерализации пластовых вод по основным флюидообразующим элементам (Н, С, О).

Переход от интегральных к гамма-спектрометрическим модификациям методов гамма-каротажа (ГК-С) и импульсного нейтронного гамма-каротажа (ИНГК-С) существенно расширяет их информационные возможности, расширяет круг и повышает эффективность решения задач разведочной и промысловой геофизики, особенно в сложных геологических условиях. При этом сохраняются все возможности интегральных модификаций, однако при использовании спектрометрических модификаций повышается правильность и надежность определения таких интегральных характеристик пород, как интегральная гамма-активность, глинистость, пористость, макросечение захвата или время жизни тепловых нейтронов. Определение этих характеристик не требует снижения скорости каротажа по сравнению с интегральными модификациями методов.

Гамма-спектрометрические аппаратурно-программные комплексы

Практическая возможность создания гамма-спектрометрической геофизической аппаратуры с удовлетворительными метрологическими и эксплуатационными характеристиками появилась в связи с освоением в геофизическом аппаратуростроении элементной базы современной микроэлектроники, высокоэффективных гамма-спектрометрических детекторов (GSO, BGO), высокочастотных импульсных генераторов нейтронов, цифровых систем анализа, накопления, передачи и записи спектрометрической информации.

Переход на цифровые геофизические станции и широкая компьютеризация промысловой геофизики явились важнейшими предпосылками промышленного освоения гамма-спектрометрических методов.

Современные геофизические гамма-спектрометрические измерительные системы являются аппаратурно-программными комплексами, в которых программное обеспечение служит не только для обработки результатов измерений, но и выполняет значительную часть функций, которые ранее выполнялись аппаратурными средствами. Роль программного обеспечения в проведении гамма-спектрометрического каротажа и качественном определении интерпретационных параметров соизмерима с ролью аппаратурной части комплекса. Окончательная обработка и геолого-геофизическая интерпретация измерений требует развитого программного обеспечения, от уровня которого зависит надежность и качество получаемых результатов.

Гамма-спектрометрические аппаратурно-программные комплексы с аппаратурой АИНГК-89С, АГК-89С и АИНК-89С

Ниже приводятся характеристики гамма-спектрометрических аппаратурно-программных комплексов (АПК) с аппаратурой АИНГК-89С, АГК-89С и АИНК-89С обеспечивающих реализацию спектрометрических модификаций гамма-каротажа и импульсного нейтронного гамма-каротажа.

В аппаратуре широко используются современные программируемые логические интегральные схемы (ПЛИС). В АИНГК-89С и АИНК-89С используются термостатированные блоки детектирования с кристаллами BGO. АИНГК-89С и АИНК-89С работают в комплексе с высокочастотный импульсным нейтронным генератором типа ИНГ-061-10. В аппаратуре принято аналого-цифровое преобразование с числом уровней квантования 1024, что, в частности, позволяет осуществлять программную корректировку дрейфа энергетической шкалы с высокой точностью ее установки (5 кэВ для спектров ГИНР и ГИРЗ и 0,6 кэВ для спектров естественного гамма-излучения).

Во всех АПК используется единое программное обеспечение, адаптированное к конкретному методу и типу аппаратуры.

Метрологическое обеспечение для каждого типа аппаратуры создается с помощью физического и математического моделирования и включает библиотеки стандартных спектров, которые используются при обработке результатов измерений.

	Аппаратурно-программный комплекс с гамма-спектрометрической аппаратурой АИНГК-89С

Назначение: Аппаратурно-программный комплекс (АПК) с аппаратурой АИНГК-89С предназначен для исследования разрезов скважин при разведке и контроле за разработкой нефтегазовых месторождений методом импульсного нейтронного гамма-спектрометрического каротажа и углеродно-кислородного каротажа (С/О-каротажа) с целью определения нефтенасыщенности коллекторов независимо от минерализации пластовых вод.

Информационные возможности: В результате обработки данных каротажа получают следующие геолого-геофизические характеристики пластов в исследуемом интервале разреза:

• относительные концентрации основных минеральных компонент скелета пласта;
• водородный индекс;
• макроскопическое сечение захвата или время жизни тепловых нейтронов;
• коэффициент нефтенасыщенности;
• коэффициент газонасыщенности.

Условия измерений: Измерения проводятся в обсаженных скважинах с диаметром проходного отверстия более 127 мм против неперфорированных пластов при температуре до +120^оС и гидростатическом давлении до 80 МПа. Скорость каротажа 30 - 60 м/час.

Аппаратура работает в составе компьютеризированной геофизической станции с трехжильным бронированным каротажным кабелем длиной до 5000 м и оснащенной следующим наземным оборудованием - универсальным регистратором сигналов, например, "Вулкан", адаптированным к аппаратуре АИНГК-89С и блоком питания постоянного тока типа "БП-303" или "Гекат-300-1".

Состав АПК:

• скважинный прибор АИНГК-89С;
• программы управления каротажем и предварительной обработки результатов измерений;
• метрологическое обеспечение, включающее библиотеку стандартных спектров;
• инструкция по проведению каротажа и обработке результатов измерений.

Основные технические характеристики аппаратуры АИНГК-89С:

Скважинный прибор АИНГК-89С имеет длину 3390 мм.
Прибор оснащен переходной муфтой для подсоединения аппаратуры АГК-89С. Общая длина соединенных вместе приборов АИНГК-89С и АГК-89С составляет 4900 мм.
Диаметр прочной гильзы прибора - 89 мм. На гильзе в районе расположения блока детектирования имеется цилиндрическая насадка диаметром 110 мм, длиной 600 мм.
Напряжение питания скважинного прибора постоянным током: 150 - 250 В, потребляемая мощность: 50 Вт.
Код обмена информацией между скважинным прибором и наземным оборудованием - МАНЧЕСТЕР II.
Тип и размеры детекторов: термостатированный BGO, d 50 х 100 мм.
Число уровней квантования амплитуд импульсов: 1024.
Число измеряемых амплитудных спектров: 6.
Число уровней квантования временных интервалов: 256.
Число измеряемых временных распределений: 2.
Максимально допустимая загрузка спектрометрического тракта: канал ИНГК-С - 2,5·10⁵ имп/сек.
Емкость памяти: 2 х 32 Кб.
Коррекция дрейфа энергетической шкалы осуществляется программным путем с использованием стандартных спектров при обработке результатов измерений. Неопределенность установки энергетической шкалы не превышает 0,5 канала, что соответствует 5 кэВ.

Основные метрологические характеристики АПК:

Диапазон определения макроскопического сечения поглощения тепловых нейтронов: Σ_а-7·10³...30·10³ см^-1.
Относительная погрешность определения Σ_а не более 3%.
Относительная статистическая погрешность определения относительных концентраций основных минеральных компонент пласта не более 10%.
Относительная дифференциация основного интерпретационного параметра С/О-каротажа (COR) в нефтенасыщенном и водонасыщенном пластах:
при пористости 40%.......................30%;
при пористости 20%.......................12%.
Относительная статистическая погрешность определения параметра COR при времени измерений 3 минуты (три повтора против пласта мощностью 1 м со скоростью 60 м/час) не более 1%.
Относительная статистическая погрешность определения коэффициента нефтенасыщенности при двухкомпонентном (нефть, вода) составе порового флюида в терригенных коллекторах (пористость более 15%) - не более 15%, в карбонатных коллекторах (пористость более 7%) - не более 22%.

	Аппаратурно-программный комплекс с гамма-спектрометрической аппаратурой АГК-89С

Назначение: Аппаратурно-программный комплекс (АПК) с аппаратурой АГК-89С предназначен для исследования разрезов скважин при поисках, разведке и разработке нефтегазовых месторождений методом спектрометрического гамма-каротажа (ГК-С) с целью литологического расчленения разреза, выделения реперных горизонтов, определения глинистости терригенных коллекторов и решения других задач разведочной и промысловой геофизики.

Информационные возможности: В результате обработки данных каротажа получают следующие геолого-геофизические характеристики пластов в разрезе скважин:

• интегральная естественная гамма-активность;
• концентрации естественных радиоэлементов - U(Ra), Th, K.

Условия измерений: Измерения проводятся в открытом стволе и в обсаженных скважинах с диаметром проходного отверстия более 110 мм при температуре до +120^оС и гидростатическом давлении до 80 МПа. Скорость каротажа - 120 - 400 м/час.

Аппаратура работает в составе компьютеризированной геофизической станции с трехжильным бронированным каротажным кабелем длиной до 5000 м, укомплектованной универсальным цифровым регистратором, например, "Вулкан".

Состав АПК:

• скважинный прибор АГК-89С;
• программы управления каротажем и обработки результатов измерений;
• метрологическое обеспечение, включая библиотеку стандартных спектров;
• инструкция по проведению каротажа и обработке результатов измерений.

Основные технические характеристики аппаратуры АГК-89С:

Длина скважинного прибора: 1786 мм.
Диаметр скважинного прибора: 89 мм.
Напряжение питания скважинного прибора постоянным током: 150 - 250 В, потребляемая мощность: 10 Вт.
Код обмена информацией между скважинным прибором и наземным оборудованием - МАНЧЕСТЕР II.
Тип и размеры детектора: CsI(Na), d 50 х 250.
Число амплитудных каналов: 1024.
Максимально допустимая загрузка спектрометрического тракта: 2·10⁴ имп/сек.
Емкость памяти: 2 х 32 КБ.
Коррекция дрейфа энергетической шкалы осуществляется программным путем с использованием стандартных спектров при обработке результатов измерений. Неопределенность установки энергетической шкалы не превышает 0,2 канала, что составляет 0,6 кэВ.

Основные метрологические характеристики АПК:

Диапазон определения концентраций естественных радиоэлементов (ЕРЭ):
U (Ra), Th...................................1 - 100 ppm;
K..............................................более 0,3%.
Относительная погрешность определения концентраций ЕРЭ в терригенных коллекторах не более 20%.

	АИНК - 89CАппаратурно-программный комплекс с гамма-спектрометрической аппаратурой АИНК-89С

Назначение: Аппаратурно-программный комплекс (АПК) с двухмодульной аппаратурой АИНК-89С предназначен для исследования разрезов скважин при разведке и контроле за разработкой нефтегазовых месторождений методами спектрометрического гамма-каротажа (ГК-С), однозондового импульсного нейтронного гамма-спектрометрического каротажа (ИНГК-С) и углеродно-кислородного каротажа (С/О-каротажа) с целью определения нефтенасыщенности коллекторов независимо от минерализации пластовых вод.

Информационные возможности: В результате обработки данных каротажа получают следующие геолого-геофизические характеристики пластов в исследуемом интервале разреза:

• интегральная естественная гамма-активность;
• концентрации естественных радиоэлементов - U (Ra), Th, K;
• относительные концентрации основных минеральных компонент скелета пласта;
• водородный индекс;
• макроскопическое сечение захвата или время жизни тепловых нейтронов;
• коэффициент нефтенасыщенности;
• коэффициент газонасыщенности.

Условия измерений: Измерения проводятся в обсаженных скважинах с диаметром проходного отверстия более 127 мм против неперфорированных пластов при температуре до 120^оС и гидростатическом давлении до 80 МПа. Скорость каротажа - 30 - 120 м/час.

Аппаратура работает в составе компьютеризированной геофизической станции с трехжильным бронированным каротажным кабелем длиной до 5000 м и оснащенной следующим наземным оборудованием: универсальным регистратором сигналов, например, "Вулкан" и блоком питания постоянного тока, например, "БП-303" или "Гекат-300-1".

Состав АПК:

• двухмодульный скважинный прибор АИНК-89С;
• программы управления каротажем и предварительной обработки результатов измерений;
• метрологическое обеспечение, включающее библиотеку стандартных спектров;
• инструкция по проведению каротажа и обработке результатов измерений.

Основные технические характеристики аппаратуры АИНК-89С:

Скважинный прибор состоит из двух самостоятельных модулей (ГК-С и ИНГК-С), соединяющихся переходной муфтой.
Модуль ГК-С имеет длину 1640 мм.
Модуль ИНГК-С имеет длину 3390 мм.
Общая длина двухмодульного прибора составляет 4900 мм. Диаметр прочной гильзы обоих модулей - 89 мм. На гильзе модуля ИНГК-С в районе блока детектирования имеется цилиндрическая насадка диаметром 110 мм, длиной 600 мм.
Напряжение питания скважинного прибора постоянным током: 150 - 250 В, потребляемая мощность: 50 Вт.
Код обмена информацией между скважинным прибором и наземным оборудованием - МАНЧЕСТЕР II.
Тип и размеры детекторов:
модуль ИНГК-С......................термостатированный BGO, d 50 х 100 мм;
модуль ГК-С.........................CsI(Na), d 50 х 250 мм.
Число уровней квантования амплитуд импульсов: 1024.
Число измеряемых амплитудных спектров: 6 (ИНГК-С) + 1 (ГК-С).
Число уровней квантования временных интервалов (ИНГК-С): 256.
Число измеряемых временных распределений: 2.
Максимально допустимая загрузка спектрометрического тракта:
канал ИНГК-С.........................2,5·10⁵ имп/сек;
канал ГК-С.............................2·10⁴ имп/сек.
Емкость памяти скважинного прибора: 2 х 32 КБ.
Коррекция дрейфа энергетической шкалы осуществляется программным путем, с использованием стандартных спектров при обработке результатов измерений. Неопределенность установки энергетической шкалы не превышает 0,5 канала (ИНГК-С) и 0,2 канала (ГК-С), что соответствует 5 кэВ в спектрах ИНГК-С и 0,6 кэВ в спектрах ГК-С.

Основные метрологические характеристики АПК:

Диапазон определения концентраций естественных радиоэлементов (ЕРЭ):
U (Ra), Th.................................1 - 100 ppm;
K.............................................более 0,3%.
Относительные погрешности определения концентраций ЕРЭ в терригенных коллекторах не более 20%.
Диапазон определения макроскопического сечения поглощения тепловых нейтронов: Σ_а - 7·10³ - 30·10³ см^-1.
Относительная погрешность определения Σ_а не более 3%.
Относительная статистическая погрешность определения относительных концентраций основных минеральных компонент пласта не более 10%.
Относительная дифференциация основного интерпретационного параметра С/О-каротажа (COR) в нефтенасыщенном и водонасыщенном пластах:
при пористости 40%.......................30%;
при пористости 20%.......................12%.
Относительная статистическая погрешность определения параметра COR при времени измерений 3 минуты (три повтора против пласта мощностью 1 м со скоростью 60 м/час) не более 1%.
Относительная статистическая погрешность определения коэффициента нефтенасыщенности при двухкомпонентном (нефть, вода) составе порового флюида в терригенных коллекторах (пористость более 15%) - не более 15%, в карбонатных коллекторах (пористость более 7%) - не более 22%.

		В НАЧАЛО