Способ оценки состава пород методом спектрометрии радиоактивного каротажа

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ СПОСОБ ОЦЕНКИ СОСТАВА ПОРОД МЕТОДОМ СПЕКТРОМЕТРИИ РАДИОАКТИВНОГО КАРОТАЖА(71) Заявитель Производственное объединение Беларусьнефть(73) Патентообладатель Производственное объединение Беларусьнефть(57) Способ оценки состава пород методом спектрометрии радиоактивного каротажа, заключающийся в непрерывной регистрации по стволу скважины характеристик гамма- и нейтронного гамма-излучения, отличающийся тем, что проводят одновременно регистрацию и совместную обработку интегральных спектров на разных уровнях дискриминации энергии, рассчитывают для каждого вида излучения отдельно и вместе спектральные отношения, характеризующие дифференциальные спектры, выясняют корреляцию различных спектров друг с другом, проводят классификацию минеральных соединений на основе их изоморфизма, а по величине соотношения различных спектров судят о составе пород и его количественном содержании.(56) 1. Латышова М.Г., Вендельштейн Б.Ю., Тузов В.П. Обработка и интерпретация материалов геофизических исследований скважин. - М. Недра, 1990, с. 108. 2.Латышова М.Г., Вендельштейн Б.Ю., Тузов В.П. Обработка и интерпретация материалов геофизических исследований скважин. - М. Недра, 1990, с. 114. 3.Резванов Р.А. Радиоактивные и другие неэлектрические методы исследования скважин. - М. Недра,1982,19,29. - прототип. Изобретение относится к геофизическим методам исследования разрезов скважин, используемых при поисках нефти, газа и других полезных ископаемых. Известен способ и аппаратура спектрометрии естественного гамма-излучения, главным образом, урана,тория, калия 1. Спектральный гамма-метод основан на зависимости регистрации гамма-излучения от содержания радиоактивных элементов, испускающих гамма-кванты соответствующих энергий. Для исследования энергетического спектра естественного гамма-излучения используются гамма-спектрометры. Гаммаспектрометр состоит из скважинного радиометра и наземного пульта. Спектрометры измеряют гаммаизлучения в строго ограниченных энергетических интервалах окнахЕ, заключенных между пороговыми значениями энергий 1 и Е 2. Е 1 - 2 Недостатком данного способа является низкий счет излучения в узких окнах и трудность стабилизации энергетической шкалы. Кроме того, последнее вызывает смещение энергетических окон. Известен способ и аппаратура спектрометрии вторичного гамма-излучения (СНГК) 2. Имеющаяся аппаратура (датчик и регистратор) настроены лишь на один определенный элемент. При оценке содержания в породе искомого элемента используется предварительно составленный градуированный график зависимости определенной энергии от содержания данного элемента. 1 2907 1 Недостатком данного способа является невозможность регистрации по стволу скважины широкого спектра вторичного гамма-излучения других элементов. Известен способ радиоактивного каротажа, позволяющий проводить одновременную регистрацию интегральных спектров гамма- и нейтронного гамма-излучения 3. В скважинном приборе имеются два независимых канала, один положительной полярности регистрирует импульсы естественного гамма-излучения, а второй, отрицательной - импульсы нейтронного гамма-излучения. Недостатком способа является невозможность определения содержания отдельных элементов по интегральным спектрам радиоактивности. Целью данного изобретения является повышение точности оценки состава пород по их спектральным характеристикам. Поставленная цель достигается одновременной регистрацией и совместной обработкой интегральных спектров гамма- и нейтронного гамма-каротажа на разных уровнях дискриминации энергии. Предлагаемый способ оценки состава пород, непрерывно определяемого по стволу скважины, основан на изучении спектров гамма-излучения, испускаемых неустойчивыми и возбужденными ядрами, отражающими индивидуальные особенности строения вещественного состава, что является надежным средством их индентификации. Способ осуществляется следующим образом. Проводят одновременную регистрацию интегральных спектров гамма- и нейтронного гамма-каротажа на разных уровнях дискриминации энергии. Для этого используется устройство спектрометрического радиоактивного каротажа. Устройство содержит скважинный прибор и наземную панель управления. Для обеспечения возможности одновременной регистрации интегральных спектров гамма- и нейтронного гамма-излучения при различных уровнях дискриминации энергии во всем диапазоне их изменения, в каналах ГК и НГК скважинного прибора введены многоканальные дискриминаторы, включенные по входу с предусилителем ФЭУ, а по выходу с соответствующими каналами регистраторов. Уровни дискриминации устанавливаются таким образом, чтобы они были идентичны в каналах ГК и НГК, что необходимо с целью учета соотношения первичного и вторичного спектров гамма-излучения при совместной обработке и интерпретации диаграмм. При помощи устройства получают кривые для каждого вида излучения. По полученным кривым излучения отдельно и вместе рассчитывают спектральные отношения, характеризующие дифференциальные спектры. Из этих спектров составляется матрица спектральных отношений. Она позволяет использовать математический аппарат для сопоставления разных спектров друг с другом и по коэффициентам подобия(корреляции) выяснить их взаимосвязи. В тех частях спектра, где форма кривых совпадает, они свидетельствуют о постоянстве строения вещественного состава и изоморфизме минеральных соединений. Здесь же наблюдаются более высокие коэффициенты подобия. Расхождение формы кривых спектральных линий свидетельствует об изменении состава пород, что влечет за собой снижение и коэффициента подобия. Таким образом, на основе изоморфизма минеральных соединений проводят расчленение спектров и их классификацию. Для обработки спектрометрических кривых составляется интерпретационная модель, учитывающая законы как ядерной физики, так и геохимии. Это позволяет по спектрам более обоснованно связывать данные о концентрации элементов с индивидуальными особенностями строения состава пород, определенные сочетания которых жидкости или минералы, могут формировать полезные ископаемые или быть их индикаторами. Так, например, количество карбонатной фракции пород в разрезе оценивается по кривым спектрометрии кальция, магния и углерода. Как правило, весь углерод распределяется между этими элементами. При отсутствии карбонатов в разрезе углерод будет иметь органическое происхождение. В этом случае его увязывают с водородом, т.е. нефтеносностью. Так осуществляется выделение зон, обогащенных углеводородами по анализу состава пород. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.