Количественные оценки по данным ПС

Наибольшей информативностью метод ПС обладает при изучении терригенного разреза. Остановимся на решении двух задач – определение минерализации пластовых вод и оценка фильтрационно-емкостных свойства (ФЕС) горных пород.

О принципиальной возможности решения этих задач по данным ПС можно судить на основании уравнений (2.4). Величина потенциала ПС зависит, с одной стороны, от соотношения минерализации пластовой воды и промывочной жидкости и от величины Кпс=Кда-Кд, с другой. В случае чистых высокодисперсных глин, которые в терригенном разрезе играют роль флюидоупоров, Кпс =0, если отсчет амплитуды потенциала ПС вести от «линии глин». Для чистых (неглинистых) песчаников и песков величина Кпс принимает свое максимальное значение. Для одновалентного электролита и температуры пласта 20 ^оС Кпс=58-(-11,6)=69,6 мВ.

Оценка минерализации пластовой воды.

Надежное определение минерализации пластовой воды возможно в чистых (неглинистых) песках и песчаниках, залегающих среди плотных высокодисперсных глин. Величина амплитуды потенциала ПС в этом случае при температуре 20 ^оС определяется по формуле

(3.7)

где: С_в и ρ_в – минерализация и УЭС пластовой воды; С_с и ρ_с –минерализация и УЭС бурового раствора (промывочной жидкости).

Для пластовой температуры t

(3.8)

Значения Es(max) определяют по диаграмме ПС против чистого песчаника (песков), величины t и ρ_с – по диаграммам термометрии и резистивиметрии. Минерализация пластовой воды по ее УЭС можно определить по графикам типа рис.4.2.

Оценка фильтрационно-емкостных свойств горных пород

Оценка емкостных (Кп – коэффициент пористости) и фильтрационных (Кпр – коэффициент проницаемости) свойств горных пород по материалам метода ПС возможно, если установлено, что ФЕС горных пород зависит от их глинистости.

По результатам лабораторных определений Кп и Кпр керна разрезов скважин и определений α_ПС в интервалах отбора керна строят корреляционные зависимости «α_ПС –Кп» или «α_ПС – Кпр» (рис. 3.7), по которым в дальнейшем определяют Кп (Кпр) по измеренным значениям α_ПС.

Гамма-каротаж

3.3.1. Ослабление гамма-излучения в горных породах и других средах.

Гамма-кванты, проникая через горную породу, могут с ней взаимодействовать: изменить свое направление движения (рассеяться) или поглотиться [6,19,23]. При взаимодействии теряется энергия квантов, происходит ослабление гамма-излучения в соответствии с законом

(3.9)

где N и No – количество (поток) гамма-квантов, прошедших расстояние x без взаимодействия, и их первоначальное количество; m - линейный коэффициент ослабления гамма-излучения.

m имеет смысл вероятности взаимодействия гамма-квантов с породой на единичном расстоянии. Коэффициент ослабления зависит от свойств (энергии) излучения, от свойств атомов в горной породе (рис.3.9) , а также от количества последних в единице объема породы.

В общем, коэффициент ослабления при всех видах взаимодействия пропорционален плотности (σ) горной породы, и кроме того, при рассеянии, ее эффективному порядковому номеру Z эф.

(3.10)

где р_i, - относительная доля в горной породе i-гo элемента с порядковым номером Z_i и атомным весом А_i; m - показатель, принимающий значения в пределах 3-4,5.

Из формулы видно, что Zэф, а значит, и вероятность поглощения гамма-квантов, сильно зависит от присутствия и содержания в породе тяжелых элементов, каковыми являются все рудные элементы. Например, порядковый номер у железа-26, у свинца-82, у урана - 92, в то время как безрудная горная порода имеет Z_эф порядка 12-14.

В формулу коэффициента ослабления плотность входит линейно. Отношение М = m/s не зависит от плотности и называется массовым коэффициентом ослабления.

Отдельные виды взаимодействия характерны для различных интервалов энергии гамма-квантов (рис.3.2).

Гамма-кванты низкой (<0,5 МэВ) и высокой (>3 МэВ) энергий горная порода преимущественно поглощает, причем тем интенсивнее, чем выше её эффективный порядковый номер, а гамма-кванты средних интервалов энергий - преимущественно рассеивает, и этот процесс не зависит от элементного состава породы, т.е. её Zэф, а определяется только плотностью.