5.2. Радіоактивні методи каротажу

На цей час найбільш поширені два методи радіоактивного каротажу: гамма-каротаж (ГК) і нейтронний гамма-каротаж (НГК). У разі гамма-каротажу вимірюють природне гамма-випромінювання порід, тобто їх природну радіоактивність, у разі нейтронного гамма-каротажу визнача­ють інтенсивність вторинного гамма-випромінювання, зумовленого дією нейтронів на породу.

Крім того, існує ще багато додаткових методів радіоактивного карота­жу, наприклад: нейтронний каротаж, вивчення розсіяного гамма-випромі­нювання порід, метод радіоактивних ізотопів, гамма-гамма каротаж, гам­ма-спектроскопія та ін.

Суть гамма-каротажу: радіоактивні елементи, що входять до хімічного складу порід, випромінюють альфа-, бета-, гамма-проміння (а, (3, у).

У свердловину спускають зонд, обладнаний реєстратором у-випромі-нювання порід — звичайним лічильником Гейгера.

Під час радіоактивного каротажу реєструють лише у-випромінювання, оскільки цей вид променів має достатньо високу проникну здатність і мо­же бути зареєстрований в породах у бурових свердловинах, як необсадже-них металевими обсадними колонами, так і після їх обсадження.

Визначення зміни інтенсивності у-випромінювання порід уздовж сто­вбура свердловини називають гамма-каротажем (ГК).

Криву, одержану в результаті заміру і яка характеризує інтенсивність у-випромінювання пластів порід уздовж стовбура свердловини, називають гамма-каротажною кривою.

За природною радіоактивністю виділяють такі групи осадових гірських порід:

1. дуже високої радіоактивності (бентоніт, вулканічний попіл);

2. високої (глибоководні тонкодисперсні глини, калійні солі);

3. середньої (мілководні континентальні глини, мергелі, вапнякові й піщані глини);

4. низької (гіпси, кам'яна сіль, вугілля, ангідрит).

Згідно з даними ГК, збільшення вмісту глинистих або мулистих часто­чок в осадовій породі зумовлює збільшення її радіоактивності. Також уста­новлена залежність між радіоактивністю гірської породи і її кольором. Чим темніша порода, тим вища її радіоактивність. Це не стосується порід, тем­ний колір яких зумовлений вмістом у них нафти.

Суть нейтронного гамма-каротажу (НГК) така: у свердловину опуска­ють зонд або пристрій, аналогічний пристрою для гамма-каротажу, але за­безпечують його джерелом нейтронів, ізольованим від лічильника Гейгера свинцевою перегородкою.

Джерелом нейтронів слугує суміш солі радію чи полонію й берилію.

В гірських породах затримка нейтронів відбувається переважно внаслідок їх зіткнення з ядрами водню. Зіткнення з ядрами інших еле­ментів спричинює передусім розсіювання нейтронів.

Повільний нейтрон рухається, доки в результаті одного із зіткнень із ядром елемента водню він не буде їм захоплений. При цьому відбувається "/-випромінювання. Під час нейтронного гамма-каротажу реєструють інтенсивність гамма-випромінювання, яке виникає в породах із захоплен­ням повільних нейтронів ядрами елементів. Тому нейтронний гамма-каротаж називають вимушеним, або вторинним.

За даними НГК можна встановити межу водонафтового контакту в однорідних пластах, які містять високомінералізовану пластову воду й наф­ту. Це пов'язано з тим, що у водоносній частині пласта міститься більша кількість хлору в засолонених водах, ніж у нафтоносній.

У результаті показання НГК проти водоносної частини пласта зави­щені порівняно з нафтоносною частиною на 15—20 %. У разі заповнення пласта слабомінералізованою водою розділення нафтоносної й водоносної частин пласта за НГК утруднено.

За кривими НГК можна встановити також контакт газ—нафта або газ—вода в однорідних проникних пластах за вищими показниками проти глинистої частини пласта.

Газоносні пласти порівняно з водоносними й нафтоносними містять менше водню внаслідок відносно малої густини газів. Тому показники НГК проти газоносних пластів виявляються заниженими порівняно з по­казниками проти водоносних і нафтоносних пластів.

До додаткових радіоактивних методів ГДС, які часто застосовують у нафтогазовій справі, належить метод розсіяного гамма-випромінювання. Він грунтується на вимірюванні інтенсивності штучного гамма-випроміню­вання, розсіяного породоутворювальними елементами в процесі опромі­нення потоком гамма-квантів.

Виділяють дві модифікації гамма-гамма-методу: за густиною і за м'я­кою компонентою.

За допомогою першої модифікації методу проводять розчленування геологічних розрізів, виділення різних корисних копалин, визначення гус­тини та пористості порід, відбивку цементного каменя і муфт на обсадних колонах, контроль якості колони і рівня рідини в затрубному просторі. Друга модифікація гамма-гамма-методу (за м'якою компонентою) є додат­ковою для більш точного розв'язання задач нафтової геології, наприклад для розділення в геологічних розрізах нафтогазових свердловин вапняків, доломітів, пісковиків за вмістом у них кальцію.