ИНТЕРПРЕТАЦИОННЫЕ И МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ННМ
В стационарных методах радиометрии скважин используются однозондовые и двухзондовые (многозондовые) модификации. Последние впервые были опробованы сотрудниками лаборатории ядерной геофизики б. Московского нефтяного института им. И. М. Губкина (О. А. Барсуков и др.) под названием «боковое нейтронное зондирование». Промышленное значение они приобрели после появления высокоэффективных гелиевых счетчиков и достаточно мощных источников нейтронов. Однозондовые и двухзондовые модификации заметно различаются своими метрологическими характеристиками, способами интерпретации результатов измерений и самими интерпретационными параметрами.
При количественном определении «пористости» или «водородосодержания» (точнее, водонасыщенной пористости m или объемной влажности) однозондовыми приборами используются интерпретационные параметры
— показания прибора, выраженные в условных единицах, а также так называемый двойной разностный параметр
где Imax и Imin — показания в «опорных» пластах (или соответствующих эталонировочных устройствах).
Imax=I(m, Z); Imin=I(M, Z),
m = mmin и M = mmax — соответственно минимальное и максимальное водородосодержание, имеющие место в изучаемом коллекторе, или обеспечиваемые конструкцией эталонировочного устройства.
Коэффициент дифференциации прибора по водородосодержанию (для фиксированных условий измерений)
(9.205)
Зависимость коэффициента дифференциации от размера зонда определяется выражением
где - коэффициент дифференциации на нулевом зонде, a ∆α(Z)=α(M,Z)- α(m, Z).
Если прибор прижат к стенке скважины, геометрические факторы скважины и пласта перестают зависеть от размера зонда при меньших Z, чем в случае центрированного зонда. В связи с этим зависимость χ(Z) оказывается экспоненциальной [при (M-m)>0,3; если (M - m)<0,15, зависимость уже неэкспоненциальна]. Величины D, D' и J изменяются в пределах (0≤m≤l):
1≤D(m) ≤χm ; ; 0≤J(m) ≤1
Таким образом, в однозондовых модификациях нейтронных методов первичным интерпретационным параметром является дифференциация показаний D(m1, m2, Z)двух пластов по определяемой нейтронной (петрофизической) характеристике m:
(9.206)
В двухзондовых (и многозондовых) модификациях ННМ используется интерпретационный параметр
, Z1<Z2, (9.207)
представляющий собой не что иное, как величину дифференциации показаний относительно изменения размера зонда (для простоты будем полагать, что счетные эффективности детекторов на зондах Z1и Z2 одинаковы). Одно из важных достоинств двухзондовых приборов состоит в том, что для них не требуется в разрезе опорных пластов с известным водородосодержанием.
Для двухзондовых приборов коэффициентом дифференциации по водородосодержанию служит величина
;
χm1, χm2 — коэффициенты дифференциации на зондах размерами Z1 и Z2.
Для количественного определения пористости используется зависимость
, ∆Z=Z2-Z1
Из определений (9.206) и (9.207) следует, что отношение дифференциаций двухзондового прибора по размеру зонда Z для пластов с параметрами m1и т2 равно отношению дифференциаций однозондовых приборов по водородосодержанию при размерах зондов Z1 и Z2:
Рассмотрим чувствительность интерпретационных параметров однозондовых и двухзондовых приборов к изменению пористости.
Рис.9.11. Чувствительность показаний к измерению пористости как функция размера зонда в скважинах различной конструкции. Пласт известняка. Диаметр прибора — 42 мм, источник Ро—Be. В скважине — вода, прибор прижат к стенке скважины. Стрелкой указан размер инверсионного зонда. Шифр кривых — значения водонасыщенной пористости. | Рис.9.12. Зависимость максимальной погрешности определения водородосодержания от размера зонда для двухзондового прибора ННМт, Для однозондовых приборов схема оптимизации та же, только увеличи вается Am. Q1, Q2 — мощности источников (Q2 ≈ 10 Q1) |
Чувствительность S(т)показаний однозондового прибора к изменению т, выраженная через интерпретационный параметр, определяется по формуле
(9.208)
(знак минус учитывает уменьшение показаний с увеличением т на обычно используемых заинверсионных зондах).
Из соотношения
следует удобное правило для вычисления чувствительности однозондового прибора
, (9.209)
которое еще более упрощается практически линейным характером зависимости от т обратной величины Dm-1. На рис.9.11 показана зависимость чувствительности однозондового прибора от размера зонда при некоторых фиксированных значениях пористости. Как показывает анализ графиков, в наиболее интересной части значений (>15%) чувствительность показаний к изменению пористости снижается.
Из определений вытекает, что чувствительность интерпретационного параметра двухзондового прибора к изменению пористости
(9.210)
равна разности чувствительностей однозондовых приборов, из которых составлен данный двухзондовый. Аналогичные соотношения справедливы для чувствительностей относительно изменения любого параметра (включая помехи).
Поскольку размер Z2 наибольшего из зондов ограничен величиной заданной погрешности измерений (мощностью источника нейтронов), оптимизация конструкции двухзондового прибора сводится к определению размера малого зонда Z1.
Возможны три варианта: 1) Z1<Zинв; 2) Z1≈Zинв; 3) Z1>Zинв.
В первом случае S(Z1)<0 и S2>S(Z2), во втором случае S(Z1)≈0, S2≈S(Z2), в третьем случае S(Z1)>0, S2<S(Z2). Таким образом, в зависимости от длины Z1малого зонда чувствительность S2(m) двухзондового прибора может быть больше, меньше или равна чувствительности S(Z2) однозондового прибора на длинном зонде Z2. Казалось бы, для получения максимальной чувствительности S2(m) показаний двухзондового прибора к изменению водородосодержания короткий зонд надо расположить в доинверсионной области (Z1<Zинв). Однако критерием оптимизации конструкции прибора и методики измерений является достижение минимальной погрешности измерения т, а не максимальная чувствительность показаний к измеряемому параметру (погрешность измерений определяется не только чувствительностью показаний к измеряемому параметру, но и чувствительностями к изменениям всех параметров-помех).
Поскольку с увеличением размера зонда величина геометрического фактора скважины быстро уменьшается, чувствительность показаний к изменению диаметра скважины (которое вносит наибольший вклад в погрешность определения пористости) понижается. На доинверсионных зондах чувствительность к параметрам-помехам особенно велика; выигрыш в чувствительности к водородосодержанию не дает двухзондовому прибору (Z1<Zинв) преимущества перед однозондовым в точности измерений. Если же Z1>Zинв, то двухзондовый прибор при меньшей чувствительности к пористости, чем у однозондового прибора, обеспечивает более точное определение т.
Дата добавления: 2020-08-31; просмотров: 458;